Universität zu Köln

Podgorski, Tom (2023). Untersuchungen zum Einfluss von Neutrophil Extracellular Traps und IL-6 auf HL-1 Kardiomyozyten unter hypoxischen und normoxischen Bedingungen in vitro. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Nach einem Myokardinfarkt (MI) kommt es zu Anpassungsvorgängen im infarzierten und umliegenden Gewebe, was als kardiales Remodeling beschrieben wird. Zu den ersten einwandernden Zellen gehören Polymorphkernige Granulozyten (PMN), welche als Teil des Immunsystems zur Abwehr von pathologischen Mikroorganismen, aber auch zur Destruktion von körpereigenem Gewebe fähig sind. Zu diesen anti-mikrobiellen und zytotoxischen Mechanismen gehört die Bildung von sogenannten Neutrophil Extracellular Traps (NETs). Dabei handelt es sich um ein Gerüst aus DNA, welches aus dem Zellkern der PMN in den Extrazellularraum ausgelagert wurde. In dieses Gerüst sind anti-mikrobielle und zytotoxische Proteine eingelagert. Ursprünglich wurden NETs bei der Bekämpfung von Bakterien entdeckt. Jüngere Studien zeigen zudem einen zytotoxischen Effekt von NETs auf verschiedene Zelltypen. Dabei deuten mehrere Studien darauf hin, dass NETs zytotoxisch auf Kardiomyozyten wirken. So können NETs die Nekrose von Kardiomyozyten in vitro initiieren. Da es nach MI zu einem massivem Zelluntergang kommt und NETs mit ihren zytotoxischen Eigenschaften in erhöhter Konzentration nach MI gemessen werden können, wurde in dieser Arbeit untersucht, welche Wirkung NETs auf die Vitalität von HL-1 Kardiomyozyten-Zelllinie in vitro haben. Insbesondere wurde die Apoptose der Kardiomyozyten und somit ein wichtiger Bestandteil des kardialen Remodelings untersucht. Um einen Myokardinfarkt zu simulieren, wurden hypoxisch-inflammatorische Bedingungen geschaffen. HL-1 Kardiomyozyten wurden mit aufsteigenden NETs-Konzentrationen unter Normoxie (21% O2, 5% CO2, Rest N2) oder unter Hypoxie (2% O2, 5% CO2, Rest N2) inkubiert. Es erfolgte eine parallele Behandlung mit dem pro-inflammatorischen Zytokin IL-6. Hinsichtlich der NETs-Wirkung auf die Vitalität wurde das apoptotische Potential von NETs auf HL-1 Kardiomyozyten beschrieben. Das Protein pAkt wirkt als Teil des PI3K/Akt Signalweges anti-apoptotisch. Das Protein MCL-1 gehört zu den anti-apoptotischen Proteinen, welche über den PI3K/Akt Signalweg reguliert werden. Hier senkten NETs die Proteinexpression von pAkt und MCL-1 unter Hypoxie und IL-6 Zugabe. In Normoxie bzw. ohne IL-6 Zugabe zeigte sich eine solche Regulation nicht. Eine NETs-Konzentration abhängige Zunahme der Apoptoserate zeigte sich zwar nicht, jedoch kam es unter NETs Zugabe zu einer erhöhten Apoptoserate von Kardiomyozyten unter Hypoxie im Vergleich zu Kardiomyozyten unter Normoxie. Zusammenfassend haben NETs über die Senkung von pAkt und MCL-1 das Potential, apoptotisch auf HL-1 Kardiomyozyten zu wirken. Ein wichtiger Bestandteil der Erregungsweiterleitung im Herzen ist die Expression des Proteins Connexin 43. Hier erhöhten NETs die Proteinexpression unter Normoxie. Der Hypoxie- induzierten Senkung von Connexin 43 wirkten NETs nicht entgegen. Zusätzlich wurde hier erstmals beobachtet, dass NETs die IL-6 Genexpression in HL-1 Kardiomyozyten erhöhen. 9 Somit können NETs selbst zum pro-inflammatorischen Milieu beitragen. Eine Beeinflussung der Zellproliferation durch NETs konnte hier nicht nachgewiesen werden. Auf Grundlage dieser Ergebnisse bieten sich anschließende in vivo Untersuchungen an, um den Beitrag von NETs am kardialen Remodeling besser zu verstehen. Insbesondere die hier gemessene NETs-Wirkung auf den PI3K/Akt Signalweg gilt es, genauer zu erforschen.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Podgorski, Tom tompodgorski@web.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-646543
Date:	2023
Language:	German
Faculty:	Faculty of Medicine
Divisions:	Faculty of Medicine > Chirurgie > Klinik und Poliklinik für Herz- und Thoraxchirurgie
Subjects:	Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language NETs UNSPECIFIED Neutrophil Extracelullar Traps UNSPECIFIED
Date of oral exam:	6 October 2022
Referee:	Name Academic Title Paunel-Görgülü, Adnana Privatdozentin Dr. rer. nat. Utermöhlen, Olaf Universitätsprofessor Dr. med.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/64654